JP2010245905A - Transmission apparatus and communication system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a 90-degree phase shifter and/or an orthogonal oscillator or the like for orthogonalizing I-axis and Q-axis to simplify a circuit while providing high precision and high-speed transmission. <P>SOLUTION: In a transmission apparatus, a baseband signal Si is modulated into a modulated signal Sa by a BPSK modulation part 212. The modulated signal Sa is multiplied with a carrier signal Sc by a mixer 214, up-converted, and supplied to an input point 218. A baseband signal Sq is modulated into a modulated signal Sb by a BPSK modulation part 213. The modulated signal Sb is multiplied with the carrier signal Sc by a mixer 215, up-converted, and supplied to an input point 219. The input point 218 and input point 219 are set deviating each other by a distance of L1=(1/4+N)λ wavelength in carrier direction of a waveguide 220. This will cause a phase difference between the modulated signals Sa, Sb received by an output point 258 to deviate by λ/4 wavelength to provide an IQ orthogonal axis. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、送信装置および通信システムに関する。詳しくは、第1の送信信号を導波路に入力する第1の入力点と第2の送信信号を導波路に入力する第2の入力点とを、第1の送信信号と第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずらすことにより、IQ直交軸による高速伝送を実現するものである。   The present invention relates to a transmission device and a communication system. Specifically, a first input point for inputting the first transmission signal to the waveguide and a second input point for inputting the second transmission signal to the waveguide are referred to as the first transmission signal and the second transmission signal. Is shifted by a distance that gives a predetermined phase difference between the two and the high-speed transmission by the IQ orthogonal axis.

近年、CMOS技術を利用することにより低消費電力かつ低コスト(小回路規模)な信号伝送を目指した、ミリ波などの高周波帯を利用した高速伝送技術が盛んに研究されている。これは、量産に適したCMOSプロセスを用いることにより、デジタル回路モジュールとミリ波RFフロントエンドモジュールを1チップで構成することで実現の可能性があるからである。従来の高速ベースバンド信号伝送装置は、誘電体損失の少ない基板と、この基板上に実装された第1および第2の部品と、第1および第2の部品間を結合する導波路とで構成されている。お互いの干渉を低減させることで、基板上での第1および第2の部品間での高速信号伝送を実現している。   In recent years, high-speed transmission technology using a high-frequency band such as millimeter waves has been actively studied aiming at low-power consumption and low-cost (small circuit scale) signal transmission by using CMOS technology. This is because a digital circuit module and a millimeter-wave RF front-end module can be realized on a single chip by using a CMOS process suitable for mass production. A conventional high-speed baseband signal transmission device includes a substrate with a small dielectric loss, first and second components mounted on the substrate, and a waveguide that couples the first and second components. Has been. By reducing mutual interference, high-speed signal transmission between the first and second components on the substrate is realized.

ところで、上述した高速ベースバンド信号伝送装置等においては、さらなる伝送速度の高速化を目指して直交するIQ軸を使った位相変調が従来から広く利用されている。位相変調とは、例えばデジタル伝送においてはデジタル符号に応じて搬送波の位相を離散的に変化させる変調方式であり、下記(1)で与えられる位相成分θに対してデジタル符号のマッピングを行うものである。
S(t)=A(t)cos(2πfc+θ(t))・・・(1)
ここで、A(t)は振幅であり、θ(t)は位相である。
By the way, in the above-described high-speed baseband signal transmission apparatus and the like, phase modulation using orthogonal IQ axes has been widely used for the purpose of further increasing the transmission speed. Phase modulation is a modulation method in which the phase of a carrier wave is discretely changed according to a digital code in digital transmission, for example, and performs mapping of a digital code with respect to a phase component θ given in (1) below. is there.
S (t) = A (t) cos (2πfc + θ (t)) (1)
Here, A (t) is the amplitude and θ (t) is the phase.

例えば位相変調の一種であるQPSK変調を考えた場合、2ビットのデジタル符号を1つの位相で表現することで実現できる。デジタル符号と位相θのマッピングの一例を図16に示し、各デジタル符号が複素ベースバンド信号上でマッピングされている様子を図17に示す。このように、1つの位相情報に多ビットの情報を載せることで高速化が可能になる技術は古くから行われてきている。多ビットを伝送する他の技術としては、振幅と位相の両方を用いたQAM(Quadrature Amplitude Modulation)伝送等が近年盛んに行われている。   For example, when QPSK modulation which is a kind of phase modulation is considered, it can be realized by expressing a 2-bit digital code with one phase. An example of the mapping between the digital code and the phase θ is shown in FIG. 16, and how each digital code is mapped on the complex baseband signal is shown in FIG. As described above, a technique that can increase the speed by placing multi-bit information on one phase information has been performed for a long time. As other techniques for transmitting multiple bits, QAM (Quadrature Amplitude Modulation) transmission using both amplitude and phase has been actively performed in recent years.

しかし、これらの伝送を行うには、複素平面でいうところのI軸とQ軸を直交させる90°移相器(Phase Shifter)等が必要になり、多ビットの伝送を試みようとすると高い精度で実現することが要求されている。そのため、これまでにも様々な精度補償方法が考えられてきた。   However, in order to perform these transmissions, a 90 ° phase shifter or the like that makes the I axis and Q axis orthogonal to each other in the complex plane is required. It is required to be realized with. Therefore, various accuracy compensation methods have been considered so far.

例えば、特許文献1に記載される発明には、直交変調回路の精度を懸念し、検波器により生じた検波電圧が所定値以下になるように直流バイアスを増減させることにより、搬送波リークを所望の値以下に抑圧制御する補償回路を備えた送信機が開示されている。   For example, the invention described in Patent Document 1 concerns the accuracy of the quadrature modulation circuit, and by increasing or decreasing the DC bias so that the detection voltage generated by the detector becomes a predetermined value or less, the carrier leak can be reduced to a desired value. A transmitter including a compensation circuit that performs suppression control below a value is disclosed.

また、特許文献2に記載される発明には、精度が悪くかつIQ直交性が不要なときにはBPSK方式に切り替え、精度が良好なときにはQPSK方式に切り替えることで、IQの直交精度の維持よりも伝送チャネルの維持を確保する無線通信装置が開示されている。   Further, in the invention described in Patent Document 2, when accuracy is poor and IQ orthogonality is unnecessary, switching to the BPSK system is performed, and switching to the QPSK system is performed when accuracy is good, so that transmission can be performed rather than maintaining the orthogonal accuracy of IQ. A wireless communication device that ensures channel maintenance is disclosed.

特開平10−70582号公報(第5頁 第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 10-70582 (page 5, FIG. 1) 特開2007−150646号公報(第8頁 第4図)JP 2007-150646 A (page 8, Fig. 4)

しかしながら、上記特許文献1および2に開示される発明において、90°移相器等を用いてIQ直交軸による高速伝送を実現させようとした場合には以下のような問題がある。すなわち、特許文献1に記載される発明では、本来の信号の変調部やミキサ等を含む伝達経路に加えて、演算部や検波部等を含む補償回路を別途設ける必要がある。そのため、送信機の回路の小型化に支障をきたし、ひいてはコストアップにつながるという問題がある。また、特許文献2に記載される発明では、BPSK変調適用時に伝送レートが低下してしまうのが明らかであり、安定した高速伝送は期待できない。   However, in the inventions disclosed in Patent Documents 1 and 2, there are the following problems when trying to realize high-speed transmission using IQ orthogonal axes using a 90 ° phase shifter or the like. That is, in the invention described in Patent Document 1, it is necessary to separately provide a compensation circuit including a calculation unit, a detection unit, and the like in addition to the transmission path including the original signal modulation unit and mixer. For this reason, there is a problem in that the circuit of the transmitter is reduced in size, which leads to an increase in cost. In the invention described in Patent Document 2, it is clear that the transmission rate is lowered when BPSK modulation is applied, and stable high-speed transmission cannot be expected.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、I軸とQ軸を直交させる90°移相器や直交発振器等を削減して回路の簡略化を図りつつも高精度かつ高速伝送を実現する、導波路を用いた送信装置および通信システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and has achieved high accuracy and high speed while simplifying the circuit by reducing a 90 ° phase shifter, a quadrature oscillator, or the like that makes the I axis and Q axis orthogonal. An object of the present invention is to provide a transmission device and a communication system using a waveguide that realize transmission.

本発明に係る送信装置は、所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを備え、第1の送信部により出力された第1の送信信号を導波路に入力する第1の入力点と第2の送信部により出力された第2の送信信号を導波路に入力する第2の入力点とが、第1の送信信号と第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれているものである。   A transmission apparatus according to the present invention receives a first transmission unit that modulates a carrier signal having a predetermined frequency based on a first signal input thereto and outputs the first transmission signal, and a carrier signal having a predetermined frequency. And a second transmission unit that modulates based on the second signal and outputs a second transmission signal, and inputs the first transmission signal output from the first transmission unit to the waveguide. And a second input point for inputting the second transmission signal output from the second transmission unit to the waveguide is a predetermined position between the first transmission signal and the second transmission signal. It is shifted by a distance that gives a phase difference.

また本発明に係る通信システムは、所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを有する送信装置と、第1の送信部から出力された第1の送信信号および第2の送信部から出力された第2の送信信号が入力される導波路と、導波路を介して送信された第1および第2の送信信号を受信し、当該第1および第2の送信信号を所定周波数の搬送波信号に基づいて復調して受信信号を得る受信部を有する受信装置とを備え、第1の送信部により出力された第1の送信信号を導波路に入力する第1の入力点と第2の送信部により出力された第2の送信信号を導波路に入力する第2の入力点とが、第1の送信信号と第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれているものである。   The communication system according to the present invention also includes a first transmitter that modulates a carrier signal having a predetermined frequency based on a first signal input thereto and outputs a first transmission signal, and a carrier signal having a predetermined frequency. A second transmission unit that modulates the second transmission signal and outputs a second transmission signal, a first transmission signal output from the first transmission unit, and a second transmission unit A waveguide to which the second transmission signal output from the transmission unit is input, and the first and second transmission signals transmitted through the waveguide are received, and the first and second transmission signals are determined in advance. A receiving device having a receiving unit that demodulates based on a frequency carrier signal to obtain a received signal, and a first input point that inputs the first transmission signal output by the first transmitting unit to the waveguide; The second transmission signal output from the second transmitter is input to the waveguide. That a second input point, in which are shifted by a distance that gives a predetermined phase difference between the first transmission signal and the second transmit signal.

本発明において、所定周波数の搬送波信号は、入力される第1の信号に基づいて第1の送信部により変調されて第1の送信信号として出力される。所定周波数の搬送波信号は、入力される第2の信号に基づいて第2の送信部により変調されて第2の送信信号として出力される。変調方式としては、例えば、位相変調や振幅変調等が挙げられ、より具体的にはBPSK,QPSK,8相PSK,QAM等の変調方式が挙げられる。   In the present invention, a carrier wave signal having a predetermined frequency is modulated by the first transmission unit based on the input first signal and is output as the first transmission signal. A carrier wave signal having a predetermined frequency is modulated by the second transmitter based on the input second signal and is output as a second transmission signal. Examples of the modulation method include phase modulation and amplitude modulation, and more specifically, modulation methods such as BPSK, QPSK, 8-phase PSK, and QAM.

信号処理された第1の送信信号は第1の入力点を介して導波路に入力され、第2の送信信号は第2の入力点を介して導波路に入力される。本発明において第1の入力点と第2の入力点とは、第1の送信信号と第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれている。そのため、例えば、第1および第2の入力点間の距離を、(1/4+N)λ波長分ずらした場合には、第1の送信信号と第2の送信信号との位相差を90°に制御することができるので、IQ直交軸を用いることにより高速伝送を実現することができる。ここでNは整数、λは搬送波信号の波長である。また、複雑なシステムを用いることなく、精度の高いIQ直交軸を実現できるので、多値変調などの高次の変調方式を実現できる。   The signal-processed first transmission signal is input to the waveguide via the first input point, and the second transmission signal is input to the waveguide via the second input point. In the present invention, the first input point and the second input point are shifted by a distance that gives a predetermined phase difference between the first transmission signal and the second transmission signal. Therefore, for example, when the distance between the first and second input points is shifted by (1/4 + N) λ wavelengths, the phase difference between the first transmission signal and the second transmission signal is set to 90 °. Since it can be controlled, high-speed transmission can be realized by using the IQ orthogonal axis. Here, N is an integer, and λ is the wavelength of the carrier signal. In addition, since a highly accurate IQ orthogonal axis can be realized without using a complicated system, a high-order modulation method such as multi-level modulation can be realized.

本発明によれば、第1の入力点と第2の入力点とを第1の送信信号と第2の送信信号との間に位相差を与える距離だけずらした状態で導波路に設けるため、直交発振器や90°位相器を用いることなくIQ直交伝送を実現できる。その結果、送信装置の回路規模の削減、ひいてはコスト削減を図ることができる。   According to the present invention, the first input point and the second input point are provided in the waveguide while being shifted by a distance that gives a phase difference between the first transmission signal and the second transmission signal. IQ quadrature transmission can be realized without using a quadrature oscillator or a 90 ° phase shifter. As a result, it is possible to reduce the circuit scale of the transmission device and thus reduce the cost.

本発明の第1の実施の形態に係る高周波伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency transmission system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 高周波伝送システムのブロック構成例を示す図である。It is a figure which shows the block structural example of a high frequency transmission system. 高周波伝送システムの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of a high frequency transmission system. 導波路上での変調信号の位相関係例を示す図である。It is a figure which shows the phase relationship example of the modulation signal on a waveguide. 第1の実施の形態の変形例に係る高周波伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency transmission system which concerns on the modification of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムのアンテナ部材の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the antenna member of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. アンテナ部材の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an antenna member. キャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency transmission system which has a calibration function. 本発明の第2の実施の形態の変形例に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの位相制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the phase control part of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの位相制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the phase control part of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの位相制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the phase control part of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係るキャリブレーション機能を有する高周波伝送システムの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the high frequency transmission system which has a calibration function which concerns on the 8th Embodiment of this invention. QPSK変調を説明するための図である(その1)。It is a figure for demonstrating QPSK modulation (the 1). QPSK変調を説明するための図である(その2)。It is a figure for demonstrating QPSK modulation (the 2).

以下、発明を実施するための最良の形態(以下実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(高周波伝送システムにおいてIQ直交軸を実現する例)
2.第1の実施の形態の変形例
3.第2の実施の形態(アンテナ部材によりキャリブレーションを行う例)
4.第2の実施の形態の変形例
5.第3の実施の形態(振幅のキャリブレーションを行う例)
6.第4の実施の形態(液晶層を用いてキャリブレーションを行う例)
7.第5の実施の形態(遅延素子を用いてキャリブレーションを行う例)
8.第6の実施の形態(移相素子を用いてキャリブレーションを行う例)
9.第7の実施の形態(送信装置および受信装置で連動してキャリブレーションを行う例)
10.第8の実施の形態(送信装置および受信装置で連動してキャリブレーションを行う例)
Hereinafter, the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described. The description will be given in the following order.
1. 1st Embodiment (example which implement | achieves IQ orthogonal axis in a high frequency transmission system)
2. 2. Modification of first embodiment Second Embodiment (Example in which calibration is performed using an antenna member)
4). 4. Modification of second embodiment Third Embodiment (Example of performing amplitude calibration)
6). Fourth Embodiment (Example of performing calibration using a liquid crystal layer)
7). Fifth Embodiment (Example of performing calibration using a delay element)
8). Sixth Embodiment (Example of performing calibration using a phase shift element)
9. Seventh Embodiment (Example in which calibration is performed in conjunction with a transmission device and a reception device)
10. Eighth Embodiment (Example in which calibration is performed in conjunction with a transmission device and a reception device)

<1.第1の実施の形態>
[高周波システムの構成例]
図1に示すように、本発明に係る高周波伝送システム100Aは、通信システムの一例であり、例えば、伝送する信号の周波数が30GHz〜300GHzのミリ波の信号を高速伝送することが可能である。この高周波伝送システム100Aは、基板40上に実装された、部品A,部品B,部品C,部品Dと、これらの部品A,B,C,Dを結合する導波路20とから構成されている。
<1. First Embodiment>
[Configuration example of high-frequency system]
As shown in FIG. 1, the high-frequency transmission system 100A according to the present invention is an example of a communication system, and can transmit a millimeter-wave signal having a frequency of a transmitted signal of 30 GHz to 300 GHz at high speed, for example. The high-frequency transmission system 100A is composed of a part A, a part B, a part C, a part D, and a waveguide 20 that couples the parts A, B, C, and D mounted on the substrate 40. .

部品A〜部品Dのそれぞれはミリ波送受信モジュールを内蔵しており、この例では部品A,Cが送信装置として構成され、部品B,Dが受信装置として構成されている。部品Aと部品Bとは導波路20を介して接続されており、部品A,B間において画像信号や音声信号等の高速信号伝送を行う。部品Cと部品Dとは導波路20を介して接続されており、部品C,D間において画像信号や音声信号等の高速信号伝送を行う。以下では部品A(送信装置200),部品B(受信装置300)間における信号伝送を例に挙げる。   Each of the parts A to D has a built-in millimeter-wave transmission / reception module. In this example, the parts A and C are configured as a transmitting apparatus, and the parts B and D are configured as a receiving apparatus. The component A and the component B are connected via the waveguide 20 and perform high-speed signal transmission such as an image signal and an audio signal between the components A and B. The component C and the component D are connected via the waveguide 20 and perform high-speed signal transmission such as an image signal and an audio signal between the components C and D. In the following, signal transmission between the component A (transmitting device 200) and the component B (receiving device 300) will be described as an example.

[高周波システムのブロック構成例]
図2に示すように、高周波伝送システム100Aは、送信装置200と受信装置300とこれらを結合する導波路20とを備えている。送信装置200は、信号入力部10と変調回路12と周波数変換回路14と増幅器16と基板との結合回路18とを有している。受信装置300は、基板との結合回路22と増幅器24と周波数変換回路26と復調回路28と信号出力部30とを有している。
[Example of block configuration of high-frequency system]
As shown in FIG. 2, the high-frequency transmission system 100A includes a transmission device 200, a reception device 300, and a waveguide 20 that couples them. The transmission apparatus 200 includes a signal input unit 10, a modulation circuit 12, a frequency conversion circuit 14, an amplifier 16, and a coupling circuit 18 for a substrate. The receiving apparatus 300 includes a circuit board coupling circuit 22, an amplifier 24, a frequency conversion circuit 26, a demodulation circuit 28, and a signal output unit 30.

信号入力部10には送信装置200内において生成された所定の信号が入力される。信号入力部10に入力された信号は変調回路12に供給される。変調回路12は、供給された信号を変調して周波数変換回路14に供給する。周波数変換回路14は、変調された信号を所望の周波数帯(ミリ波)までアップコンバートして増幅器16に供給する。増幅器16は、アップコンバートされた信号を増幅して結合回路18に供給する。結合回路18は、増幅された信号を導波路20を介して受信装置300に送信する。   A predetermined signal generated in the transmission apparatus 200 is input to the signal input unit 10. The signal input to the signal input unit 10 is supplied to the modulation circuit 12. The modulation circuit 12 modulates the supplied signal and supplies it to the frequency conversion circuit 14. The frequency conversion circuit 14 up-converts the modulated signal to a desired frequency band (millimeter wave) and supplies it to the amplifier 16. The amplifier 16 amplifies the up-converted signal and supplies it to the coupling circuit 18. The coupling circuit 18 transmits the amplified signal to the receiving device 300 through the waveguide 20.

受信装置300の結合回路22は、送信装置200側から導波路20を介して送信された信号を受信して増幅器24に供給する。増幅器24は、受信された信号の減衰を補うために増幅して、増幅後の信号を周波数変換回路26に供給する。周波数変換回路26は、増幅された信号をダウンコンバートして復調回路28に供給する。復調回路28は、ダウンコンバートされた信号を復調してベースバンド信号を得る。最後に、信号出力部30は、復調されたベースバンド信号に基づくデータ列を出力することで、送信装置200から受信装置300での信号伝送が完了することになる。なお、通信を行う送信装置200,受信装置300間が近い場合は送信側、受信側の増幅器16,24を省略しても良い。   The coupling circuit 22 of the receiving device 300 receives a signal transmitted from the transmitting device 200 side via the waveguide 20 and supplies the signal to the amplifier 24. The amplifier 24 amplifies the received signal to compensate for attenuation, and supplies the amplified signal to the frequency conversion circuit 26. The frequency conversion circuit 26 down-converts the amplified signal and supplies it to the demodulation circuit 28. The demodulation circuit 28 demodulates the downconverted signal to obtain a baseband signal. Finally, the signal output unit 30 outputs a data string based on the demodulated baseband signal, whereby signal transmission from the transmission device 200 to the reception device 300 is completed. If the transmitter 200 and the receiver 300 that perform communication are close to each other, the amplifiers 16 and 24 on the transmission side and the reception side may be omitted.

[高周波伝送システムの回路構成例]
次に、上述した高周波伝送システム100Aの回路構成例について説明する。なお、図3においてBPSK変調部212,213は図2に示した変調回路12に対応し、搬送波信号生成部216およびミキサ214,215は図2に示した周波数変換回路14に対応し、入力点218,219は図2に示した結合回路18に対応している。また、図3において出力点258は図2に示した結合回路22に対応し、QPSK復調部250は図2に示した復調回路28等に対応している。
[Circuit configuration example of high-frequency transmission system]
Next, a circuit configuration example of the above-described high-frequency transmission system 100A will be described. In FIG. 3, BPSK modulation sections 212 and 213 correspond to the modulation circuit 12 shown in FIG. 2, and the carrier wave signal generation section 216 and the mixers 214 and 215 correspond to the frequency conversion circuit 14 shown in FIG. Reference numerals 218 and 219 correspond to the coupling circuit 18 shown in FIG. In FIG. 3, the output point 258 corresponds to the coupling circuit 22 shown in FIG. 2, and the QPSK demodulator 250 corresponds to the demodulation circuit 28 shown in FIG.

図3に示すように、受信装置300に伝送したい信号のそれぞれは、I相とQ相に割り当てられる。I相に割り当てられたベースバンド信号Siは、BPSK変調部212に供給される。BPSK変調部212は、割り当てられたビットに従ってBPSK変調(マッピング)を施すことにより変調信号Saを生成してミキサ214に供給する。搬送波信号生成部216は、所定周波数の搬送波信号Scを生成してミキサ214に供給する。ミキサ214は、BPSK変調部212により生成された変調信号Saと搬送波信号生成部216により生成された搬送波信号Scとを乗算して変調信号Saを周波数変換(アップコンバート)し、周波数変換された変調信号Saを入力点218に供給する。なお、ベースバンド信号Siは第1の信号の一例であり、変調信号Saは第1の送信信号の一例である。入力点218は第1の入力点の一例であり、BPSK変調部212およびミキサ214は第1の送信部の一例を構成している。   As shown in FIG. 3, each signal to be transmitted to receiving apparatus 300 is assigned to an I phase and a Q phase. The baseband signal Si assigned to the I phase is supplied to the BPSK modulation unit 212. The BPSK modulation unit 212 generates a modulation signal Sa by performing BPSK modulation (mapping) according to the allocated bits and supplies the modulated signal Sa to the mixer 214. The carrier wave signal generation unit 216 generates a carrier wave signal Sc having a predetermined frequency and supplies it to the mixer 214. The mixer 214 multiplies the modulation signal Sa generated by the BPSK modulation unit 212 and the carrier signal Sc generated by the carrier signal generation unit 216 to frequency-convert (up-convert) the modulation signal Sa, and the frequency-converted modulation A signal Sa is supplied to the input point 218. The baseband signal Si is an example of the first signal, and the modulation signal Sa is an example of the first transmission signal. The input point 218 is an example of a first input point, and the BPSK modulation unit 212 and the mixer 214 constitute an example of a first transmission unit.

Q相に割り当てられたベースバンド信号Sqは、BPSK変調部213に供給される。BPSK変調部213は、割り当てられたビットに従ってBPSK変調(マッピング)を施すことにより変調信号Sbを生成してミキサ215に供給する。搬送波信号生成部216は、所定周波数の搬送波信号Scを生成してミキサ215に供給する。ミキサ215は、BPSK変調部213により生成された変調信号Sbと搬送波信号Scとを乗算して変調信号Sbを周波数変換(アップコンバート)し、周波数変換された変調信号Sbを入力点219に供給する。なお、ベースバンド信号Sqは第2の信号の一例であり、変調信号Sbは第2の送信信号の一例である。入力点219は第2の入力点の一例であり、BPSK変調部213およびミキサ215は第2の送信部の一例を構成している。   The baseband signal Sq assigned to the Q phase is supplied to the BPSK modulation unit 213. The BPSK modulation unit 213 generates a modulation signal Sb by performing BPSK modulation (mapping) according to the assigned bits, and supplies the modulated signal Sb to the mixer 215. The carrier wave signal generation unit 216 generates a carrier wave signal Sc having a predetermined frequency and supplies it to the mixer 215. The mixer 215 multiplies the modulation signal Sb generated by the BPSK modulation unit 213 and the carrier signal Sc to frequency-convert (up-convert) the modulation signal Sb, and supplies the frequency-converted modulation signal Sb to the input point 219. . The baseband signal Sq is an example of the second signal, and the modulation signal Sb is an example of the second transmission signal. The input point 219 is an example of a second input point, and the BPSK modulation unit 213 and the mixer 215 constitute an example of a second transmission unit.

入力点218,219は導波路220の一端側に設けられ、入力点218,219のそれぞれには後述するようにダイポールアンテナ、ループアンテナまたは小型アパーチャ結合素子(スリットアンテナ)等が設けられている。入力点218と入力点219とは、導波路220の搬送方向において、変調信号Saと変調信号Sbとの間に所定の位相差を与える、下記(2)式の関係を満たす距離L1だけずれている。
L1=(1/4+N)λ・・・(2)
ここで、λ=c/√εf、Cは真空中の高速であり、fは搬送波信号の周波数であり、εrは導波路の比誘電率であり、Nは整数である。
The input points 218 and 219 are provided on one end side of the waveguide 220, and each of the input points 218 and 219 is provided with a dipole antenna, a loop antenna, a small aperture coupling element (slit antenna) or the like as described later. The input point 218 and the input point 219 are shifted by a distance L1 that satisfies the relationship of the following expression (2) that gives a predetermined phase difference between the modulation signal Sa and the modulation signal Sb in the conveyance direction of the waveguide 220. Yes.
L1 = (1/4 + N) λ (2)
Here, λ = c / √ε r f, C is the high speed in vacuum, f is the frequency of the carrier signal, εr is the relative dielectric constant of the waveguide, and N is an integer.

これにより、図4(B)に示すように、入力点218から送信される変調信号Saと入力点219から送信される変調信号Sbとが、複素平面上で位相が少なくとも90°ずれることになる。つまり、入力点218と入力点219との距離L1を(1/4+N)λずらすことにより、従来のように90°移相器を用いることなく、変調信号Sa,Sbの位相を直交させることができるようになる。この状態は、導波路220上の一点(例えば出力点258)で観測するとsin波とcos波の関係に等しく、あたかもQPSK変調された信号が到来して来ているのと同じことになる。なお、図4(A)は位相をずらす前の変調信号Sa,Sbの位相関係を示している。   As a result, as shown in FIG. 4B, the phase of the modulated signal Sa transmitted from the input point 218 and the modulated signal Sb transmitted from the input point 219 are shifted by at least 90 ° on the complex plane. . That is, by shifting the distance L1 between the input point 218 and the input point 219 by (1/4 + N) λ, the phases of the modulation signals Sa and Sb can be made orthogonal without using a 90 ° phase shifter as in the prior art. become able to. When this state is observed at one point on the waveguide 220 (for example, the output point 258), it is equal to the relationship between the sin wave and the cos wave, and it is as if a QPSK modulated signal has arrived. FIG. 4A shows the phase relationship between the modulation signals Sa and Sb before the phase is shifted.

図3に戻り、導波路220は、導電部材によって区画された細長の筐体を有し、基板40上に実装された送信装置200と受信装置300との間に実装されている。導波路220の筐体内部には、例えば空気やエポキシ樹脂(基板40と同一材料)などの所定の比誘電率を有した誘電体が封入されている。なお、基板40としては、例えばガラスエポキシ樹脂を絶縁ベースとした両面に銅箔が貼り付けられた、例えば誘電正接(tanδ)が0.01以上で、従来、ミリ波帯では伝送損失が大きく、ミリ波伝送に適していないとされていた損失の大きい基板が用いられる。   Returning to FIG. 3, the waveguide 220 has an elongated casing partitioned by a conductive member, and is mounted between the transmitter 200 and the receiver 300 mounted on the substrate 40. A dielectric having a predetermined relative dielectric constant, such as air or epoxy resin (the same material as the substrate 40), is enclosed in the housing of the waveguide 220, for example. In addition, as the substrate 40, for example, a copper foil is attached to both surfaces with a glass epoxy resin as an insulating base, for example, the dielectric loss tangent (tan δ) is 0.01 or more, and conventionally, transmission loss is large in the millimeter wave band, A substrate having a large loss that is not suitable for millimeter wave transmission is used.

出力点258は導波路220の他端側に設けられ、この出力点258には後述するようにダイポールアンテナ、ループアンテナまたは小型アパーチャ結合素子(スリットアンテナ)等が設けられている。出力点258は、導波路220を介して送信される変調信号Sa,Sbを受信してQPSK復調部250に供給する。   The output point 258 is provided on the other end side of the waveguide 220. The output point 258 is provided with a dipole antenna, a loop antenna, a small aperture coupling element (slit antenna), or the like as will be described later. The output point 258 receives the modulation signals Sa and Sb transmitted through the waveguide 220 and supplies them to the QPSK demodulator 250.

QPSK復調部250は、出力点258により受信された互いに直交する変調信号Sa,SbにQPSK変調を施すことにより、変調信号Saに基づくベースバンド信号Sirxと、変調信号Sbに基づくベースバンド信号Sqrxとを得る。   The QPSK demodulator 250 performs QPSK modulation on the orthogonally-modulated modulation signals Sa and Sb received by the output point 258, thereby generating a baseband signal Sirx based on the modulation signal Sa and a baseband signal Sqrx based on the modulation signal Sb. Get.

以上説明したように、本実施の形態では、入力点218と入力点219との間の距離L1を(1/4+N)λに設定して導波路220に結合させている。これにより、第1の変調信号Saと第2の変調信号Sbとの位相差を90°に設定することができ、直交発振器や90°位相器を用いることなく、IQ直交伝送を実現できるようになる。その結果、送信装置200の回路規模の削減、ひいてはコスト削減を図ることができる。さらに、導波路220を用いた高周波伝送システム100Aにおいて、上述したIQ直交軸を用いることにより高速伝送を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the distance L1 between the input point 218 and the input point 219 is set to (1/4 + N) λ and coupled to the waveguide 220. Thereby, the phase difference between the first modulation signal Sa and the second modulation signal Sb can be set to 90 °, and IQ orthogonal transmission can be realized without using a quadrature oscillator or a 90 ° phase shifter. Become. As a result, it is possible to reduce the circuit scale of the transmission apparatus 200, and hence the cost. Furthermore, in the high-frequency transmission system 100A using the waveguide 220, high-speed transmission can be realized by using the IQ orthogonal axis described above.

<2.第1の実施の形態の変形例>
第1の実施の形態の変形例では、高周波伝送システム100Bの受信装置300を、上記第1の実施の形態で説明した高周波伝送システム100Aの受信装置300とは異なる構成を採用している。なお、上述した第1の実施の形態の高周波伝送システム100Aと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
<2. Modification of First Embodiment>
In the modification of the first embodiment, the receiving device 300 of the high-frequency transmission system 100B adopts a configuration different from the receiving device 300 of the high-frequency transmission system 100A described in the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is common in the high frequency transmission system 100A of 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

図5に示すように、受信装置300は、出力点260,261とミキサ254,255とBPSK復調部252,253とを備えている。出力点261は導波路220の他端側に設けられ、この出力点261には例えばダイポールアンテナ等が設けられている。出力点261は、導波路220を介して送信される変調信号Saを受信してミキサ254に供給する。搬送波信号生成部256は、搬送波信号Scrxを生成してミキサ254に供給する。ミキサ254は、変調信号Saと搬送波信号Scrxとを乗算することにより変調信号Saを周波数変換(ダウンコンバート)し、周波数変換された変調信号SaをBPSK復調部252に供給する。BPSK復調部252は、変調信号Saを復調(マッピング)してベースバンド信号Sirxを得る。   As illustrated in FIG. 5, the reception device 300 includes output points 260 and 261, mixers 254 and 255, and BPSK demodulation units 252 and 253. The output point 261 is provided on the other end side of the waveguide 220, and a dipole antenna or the like is provided at the output point 261, for example. The output point 261 receives the modulation signal Sa transmitted via the waveguide 220 and supplies it to the mixer 254. The carrier wave signal generation unit 256 generates a carrier wave signal Scrx and supplies it to the mixer 254. The mixer 254 multiplies the modulation signal Sa and the carrier signal Scrx to frequency-convert (down-convert) the modulation signal Sa, and supplies the frequency-converted modulation signal Sa to the BPSK demodulator 252. The BPSK demodulator 252 demodulates (maps) the modulated signal Sa to obtain a baseband signal Sirx.

出力点260は導波路220の他端側に設けられ、この出力点260には例えばダイポールアンテナ等が設けられている。また、出力点260は、出力点261と上記(2)式の関係を満たす距離L1だけずれた位置に設けられている。そのため、導波路220を介して送信される変調信号Sbを変調信号Saと(1/4+N)λ波長だけずれた状態で受信することができる。受信された変調信号Saはミキサ255に供給される。ミキサ255は、導波路220を介して受信された変調信号Sbと搬送波信号Scrxとを乗算して変調信号Sbを周波数変換(ダウンコンバート)し、周波数変換された変調信号SaをBPSK復調部253に供給する。BPSK復調部253は、変調信号Sbを復調(マッピング)してベースバンド信号Sqrxを得る。   The output point 260 is provided on the other end side of the waveguide 220. The output point 260 is provided with, for example, a dipole antenna. The output point 260 is provided at a position shifted from the output point 261 by a distance L1 that satisfies the relationship of the above expression (2). Therefore, the modulation signal Sb transmitted through the waveguide 220 can be received in a state of being shifted from the modulation signal Sa by (¼ + N) λ wavelength. The received modulation signal Sa is supplied to the mixer 255. The mixer 255 multiplies the modulation signal Sb received via the waveguide 220 and the carrier signal Scrx to frequency-convert (down-convert) the modulation signal Sb, and sends the frequency-converted modulation signal Sa to the BPSK demodulator 253. Supply. The BPSK demodulator 253 demodulates (maps) the modulated signal Sb to obtain a baseband signal Sqrx.

本変形例のように、受信装置300を送信装置200と同様に構成しても、上記第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。例えば、第1の変調信号Saと第2の変調信号Sbとの位相差を90°に設定することができ、直交発振器や90°位相器を用いることなく、IQ直交伝送を実現でき、その結果、送信装置200の回路規模の削減、ひいてはコスト削減を図ることができる。   Even if the receiving apparatus 300 is configured in the same manner as the transmitting apparatus 200 as in this modification, the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. For example, the phase difference between the first modulation signal Sa and the second modulation signal Sb can be set to 90 °, and IQ orthogonal transmission can be realized without using a quadrature oscillator or a 90 ° phase shifter. Therefore, it is possible to reduce the circuit scale of the transmission apparatus 200, and thus reduce the cost.

<3.第2の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第2の実施の形態では、I相の変調信号SaとQ相の変調信号Sbとの位相差を90°に調整するキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システム100Cについて説明する。なお、高周波伝送システム100Cは、上述した高周波伝送システム100Aにキャリブレーション機能を持たせたものであるので、共通する構成要素および動作については説明を省略する。
<3. Second Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the second embodiment, a high-frequency transmission system 100C having a calibration function for adjusting the phase difference between the I-phase modulation signal Sa and the Q-phase modulation signal Sb to 90 ° will be described. Note that the high-frequency transmission system 100C is obtained by adding a calibration function to the above-described high-frequency transmission system 100A, and thus description of common components and operations is omitted.

(アンテナ部材の構成例)
まず、キャリブレーション機能を備えた高周波伝送システム100Cのアンテナ部材の構成例について説明する。図6および図8に示すように、I相の入力点218には、例えばミリ波の信号の波長λに基づく所定の長さを有したダイポール型等のアンテナ部材218aが設けられている。このアンテナ部材218aは、導波路220の一端側に結合され、ミキサ254から出力されたテスト用の変調信号Satを導波路220の内部に放射する。
(Configuration example of antenna member)
First, a configuration example of the antenna member of the high-frequency transmission system 100C having a calibration function will be described. As shown in FIGS. 6 and 8, the I-phase input point 218 is provided with a dipole-type antenna member 218a having a predetermined length based on the wavelength λ of a millimeter wave signal, for example. The antenna member 218 a is coupled to one end side of the waveguide 220, and radiates the test modulation signal Sat output from the mixer 254 into the waveguide 220.

Q相の入力点219には、例えばミリ波の信号の波長λに基づく所定の長さを有したダイポール型等の4本のアンテナ部材219a〜219dが設けられ、それぞれが所定間隔を隔てて導波路220の一端側に結合されている。アンテナ部材219a〜219dの何れかは、切り替えに応じてスイッチ部274に電気的に接続され、キャリブレーションモード時にアンテナ部材218aから放射されたテスト用の変調信号Satを受信する。なお、上述した例では4本のアンテナ部材219a〜219dにより構成したが、2本であっても良いし、5本以上であっても良い。アンテナ部材の本数を増やすことにより、より細かい位相差の微調整が可能となる。   The Q-phase input point 219 is provided with, for example, four antenna members 219a to 219d of a dipole type or the like having a predetermined length based on the wavelength λ of the millimeter wave signal, and each is guided at a predetermined interval. It is coupled to one end side of the waveguide 220. Any one of the antenna members 219a to 219d is electrically connected to the switch unit 274 in response to switching, and receives the test modulation signal Sat radiated from the antenna member 218a in the calibration mode. In the above-described example, the four antenna members 219a to 219d are used. However, the number may be two, or five or more. By increasing the number of antenna members, finer adjustment of the phase difference becomes possible.

ここで、アンテナ部材219a〜219dのうち、例えばアンテナ部材219bはI相用のアンテナ部材218aと(1/4+N)λずれた位置に結合され、他のアンテナ部材219a,219c,219dはアンテナ部材413の近傍位置に結合される。アンテナ部材219a〜219dの位置(移相)情報は、後述する位置回転量計算部270に格納されており、算出したずれ量とアンテナ部材219a〜219dの位置情報に基づいて最適なアンテナ部材219a〜219dを選択できるようになっている。   Here, of the antenna members 219a to 219d, for example, the antenna member 219b is coupled to a position shifted by (1/4 + N) λ from the I-phase antenna member 218a, and the other antenna members 219a, 219c, and 219d are antenna members 413. It is combined with the position near. The position (phase shift) information of the antenna members 219a to 219d is stored in a position rotation amount calculation unit 270, which will be described later, and the optimum antenna member 219a to 219a to 219a is based on the calculated shift amount and the position information of the antenna members 219a to 219d. 219d can be selected.

(アンテナ部材の他の構成例)
なお、上述した例では、アンテナ部材218a〜218dをダイポール型のアンテナにより構成したが、これに代えてスリット状のアンテナにより構成することもできる。図7に示すように、スリットアンテナ318aは、導波路220の一端側の底面部であってその短手方向に沿って形成されている。スリットアンテナ319a〜319dは、導波路220の一端側の底面部であってその短手方向に沿って所定間隔を隔てて形成されている。
(Another configuration example of the antenna member)
In the above-described example, the antenna members 218a to 218d are configured by dipole antennas, but may be configured by slit-shaped antennas instead. As shown in FIG. 7, the slit antenna 318 a is a bottom surface portion on one end side of the waveguide 220 and is formed along the short direction. The slit antennas 319a to 319d are bottom portions on one end side of the waveguide 220, and are formed at predetermined intervals along the short direction.

スリットアンテナ319a〜319dの何れか(例えばスリットアンテナ319b)はスリットアンテナ318aと(1/4+N)λずれた位置に形成される。他のスリットアンテナ319a,319c,319dは、スリットアンテナ319bの近傍位置に形成される。このような構成によっても、変調信号Sa,Sb間の位相差の微調整を行うことができる。   Any of the slit antennas 319a to 319d (for example, the slit antenna 319b) is formed at a position shifted from the slit antenna 318a by (1/4 + N) λ. The other slit antennas 319a, 319c, and 319d are formed in the vicinity of the slit antenna 319b. Even with such a configuration, the phase difference between the modulation signals Sa and Sb can be finely adjusted.

(高周波伝送システムの構成例)
次に、上述したアンテナ部材218a,219a〜219dを備えた高周波伝送システム100Cについて説明する。高周波伝送システム100Cは、位相制御を行うキャリブレーションモードと通常の通信を行う通信モードとを有している。これらのモードの切り替えは、ユーザが任意に設定したり、図示しない制御部により自動的に設定することが可能となっている。高周波伝送システム100Cは、キャリブレーションモードが設定されると、図8に示すように、入力点218から送信されるテスト用の変調信号Satを入力点219により受信する、ループLpを形成することによりキャリブレーションを実行する。つまり、送信装置200側だけで位相のキャリブレーションを行う。
(Configuration example of high-frequency transmission system)
Next, the high-frequency transmission system 100C including the antenna members 218a and 219a to 219d described above will be described. The high-frequency transmission system 100C has a calibration mode for performing phase control and a communication mode for performing normal communication. Switching between these modes can be arbitrarily set by the user or automatically by a control unit (not shown). When the calibration mode is set, the high-frequency transmission system 100C forms a loop Lp that receives the test modulation signal Sat transmitted from the input point 218 at the input point 219, as shown in FIG. Perform calibration. That is, phase calibration is performed only on the transmitting apparatus 200 side.

I相側のBPSK変調部212は、割り当てられたテスト用のベースバンド信号Sit(ビット)に従ってBPSK変調を施すことによりテスト用の変調信号Satを生成してミキサ214に供給する。搬送波信号生成部216は、搬送波信号Sctを生成してミキサ214に供給する。ミキサ214は、BPSK変調部212により生成された変調信号Satに搬送波信号Sctを乗算して変調信号Satを周波数変換(アップコンバート)し、周波数変換された変調信号Satを入力点218に供給する。入力点218に供給された変調信号Satは、アンテナ部材を介して導波路220の内部に送信される。   The BPSK modulation unit 212 on the I-phase side generates a test modulation signal Sat by performing BPSK modulation according to the assigned test baseband signal Sit (bits) and supplies the test modulation signal Sat to the mixer 214. The carrier wave signal generation unit 216 generates a carrier wave signal Sct and supplies it to the mixer 214. The mixer 214 multiplies the modulation signal Sat generated by the BPSK modulation unit 212 by the carrier signal Sct to frequency-convert (upconvert) the modulation signal Sat, and supplies the frequency-converted modulation signal Sat to the input point 218. The modulation signal Sat supplied to the input point 218 is transmitted to the inside of the waveguide 220 through the antenna member.

入力点219に設けられたアンテナ部材219a〜219dの何れかは、キャリブレーションモード時にはテスト用の変調信号Satを受信するアンテナ部材としても機能し、入力点218から送信された変調信号Satを受信してミキサ215に供給する。ここで、入力点218,219間の距離L1は、上述したように、(1/4+N)λに設定されているものとする。ミキサ215は、入力点219のアンテナ部材により受信された変調信号Satに、搬送波信号生成部216により生成された搬送波信号Sctを乗算することにより変調信号Satを周波数変換(ダウンコンバート)して受信信号Sarxを得る。周波数変換された受信信号Sarxはスイッチ部272を介して位置回転量計算部270に供給される。キャリブレーションモードにおいてスイッチ部272は、位置回転量計算部270や図示しない制御部により端子b側に切り替えられる。   Any of the antenna members 219a to 219d provided at the input point 219 also functions as an antenna member that receives the test modulation signal Sat in the calibration mode, and receives the modulation signal Sat transmitted from the input point 218. To the mixer 215. Here, it is assumed that the distance L1 between the input points 218 and 219 is set to (1/4 + N) λ as described above. The mixer 215 multiplies the modulation signal Sat received by the antenna member at the input point 219 by the carrier signal Sct generated by the carrier signal generation unit 216, thereby frequency-converting (down-converting) the modulation signal Sat and receiving the received signal. Get Sarx. The frequency-converted received signal Sarx is supplied to the position rotation amount calculation unit 270 via the switch unit 272. In the calibration mode, the switch unit 272 is switched to the terminal b side by the position rotation amount calculation unit 270 or a control unit (not shown).

位置回転量計算部270は、制御部の一例であり、ミキサ215から出力されたテスト用の受信信号Sarxと基準信号Stとの位相差が90°(1/4+N)λであるか否かを判断する。これは、入力点218,219間の位相差が(1/4+N)λに設定されているので、理論上、基準信号Stと受信信号Sarxとの位相差は90°となるからである。基準信号Stとしては、搬送波信号生成部216から供給される搬送波信号Sctや、BPSK変調部212により変調されて入力点218から送信される前の変調信号Satを予めメモリしたものが用いられる。位置回転量計算部270は、位相差が90°でないと判断した場合には、位相の回転量、具体的には90°を基準とした場合にどの程度、受信信号Sarxの位相がずれているかのずれ量を計算する。そして、位置回転量計算部270は、計算したずれ量に基づくアンテナ部材219a〜219dの何れかを選択し、選択に応じた切替信号を生成してスイッチ部274に供給する。   The position rotation amount calculation unit 270 is an example of a control unit, and determines whether or not the phase difference between the test reception signal Sarx output from the mixer 215 and the reference signal St is 90 ° (1/4 + N) λ. to decide. This is because, since the phase difference between the input points 218 and 219 is set to (1/4 + N) λ, the phase difference between the reference signal St and the reception signal Sarx is theoretically 90 °. As the reference signal St, the carrier signal Sct supplied from the carrier signal generation unit 216 or the modulation signal Sat modulated by the BPSK modulation unit 212 and transmitted from the input point 218 in advance is used. When the position rotation amount calculation unit 270 determines that the phase difference is not 90 °, how much the phase of the reception signal Sarx is shifted when the rotation amount of the phase, specifically 90 ° is used as a reference. Calculate the amount of deviation. Then, the position rotation amount calculation unit 270 selects any one of the antenna members 219a to 219d based on the calculated deviation amount, generates a switching signal corresponding to the selection, and supplies the switching signal to the switch unit 274.

スイッチ部274は、位置回転量計算部270から供給される切替信号に基づいて、切替信号に対応したアンテナ部材219a〜219dに切り替える(図6参照)。これにより、キャリブレーションモードにおいて入力点218,219間が(1/4+N)λに微調整されるので、通信モードにおいてはI相の変調信号SaとQ相の変調信号Sbとの位相差を90°に設定することが可能となる。その結果、高精度なIQ直交軸によって高速伝送を実現することができる。   The switch unit 274 switches to the antenna members 219a to 219d corresponding to the switching signal based on the switching signal supplied from the position rotation amount calculation unit 270 (see FIG. 6). As a result, the input points 218 and 219 are finely adjusted to (1/4 + N) λ in the calibration mode, so that the phase difference between the I-phase modulation signal Sa and the Q-phase modulation signal Sb is set to 90 in the communication mode. It becomes possible to set to °. As a result, high-speed transmission can be realized by a highly accurate IQ orthogonal axis.

<4.第2の実施の形態の変形例>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第2の実施の形態の変形例では、テスト用の搬送波信号Sciを用いてアンテナ部材219a〜219dのキャリブレーションを行う場合について説明する。なお、図9においてBPSK変調部212,213等の構成については便宜上省略している。
<4. Modification of Second Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the modification of the second embodiment, a case where the antenna members 219a to 219d are calibrated using the test carrier signal Sci will be described. In FIG. 9, the configuration of the BPSK modulators 212, 213, etc. is omitted for convenience.

図9に示すように、高周波伝送システム100Dの搬送波信号生成部216は、所定周波数のテスト用の搬送波信号Sciを生成する。搬送波信号生成部216により生成されたテスト用の搬送波信号Sciは、入力点218のアンテナ部材218aから導波路220の内部に放射される。   As shown in FIG. 9, the carrier signal generation unit 216 of the high-frequency transmission system 100D generates a test carrier signal Sci having a predetermined frequency. The test carrier signal Sci generated by the carrier signal generator 216 is radiated from the antenna member 218 a at the input point 218 to the inside of the waveguide 220.

入力点219のアンテナ部材219Aは、入力点218のアンテナ部材218aから放射されたテスト用の搬送波信号Sciを受信してミキサ215に供給する。なお、以下の説明において、アンテナ部材219a〜219dのうち何れかのアンテナ部材を指す場合にはアンテナ部材219Aと称する(図6参照)。搬送波信号生成部216は、所定周波数のテスト用の搬送波信号Scqを生成してミキサ215に供給する。なお、テスト用の搬送波信号Sciと搬送波信号Scqとは同一の周波数に設定されているものとする。ミキサ215は、テスト用の搬送波信号Sciと搬送波信号Scqとを乗算し、乗算により得られた出力信号Smxを周波数解析部280に供給する。   The antenna member 219A at the input point 219 receives the test carrier signal Sci radiated from the antenna member 218a at the input point 218 and supplies it to the mixer 215. In the following description, when any one of the antenna members 219a to 219d is indicated, it is referred to as an antenna member 219A (see FIG. 6). The carrier signal generation unit 216 generates a test carrier signal Scq having a predetermined frequency and supplies it to the mixer 215. It is assumed that the test carrier signal Sci and the carrier signal Scq are set to the same frequency. The mixer 215 multiplies the test carrier signal Sci and the carrier signal Scq, and supplies the output signal Smx obtained by the multiplication to the frequency analysis unit 280.

周波数解析部280は、ミキサ215から出力されて周波数解析部280により観測される出力信号Smxの周波数が、搬送波信号生成部216により生成されたテスト用の搬送波信号Sci,Scqの周波数の2倍であるか否かを判断する(図9(B)参照)。これは、入力点218,219間の距離L1が(1/4+N)λ、つまりテスト用の搬送波信号Sci,Scqの位相差が90°であれば、ミキサ215の乗算により搬送波信号Sci,Scqの2倍の周波数成分が得られるからである。なお、周波数解析部280は制御部の一例を構成している。   In the frequency analysis unit 280, the frequency of the output signal Smx output from the mixer 215 and observed by the frequency analysis unit 280 is twice the frequency of the test carrier signals Sci and Scq generated by the carrier signal generation unit 216. It is determined whether or not there is (see FIG. 9B). If the distance L1 between the input points 218 and 219 is (1/4 + N) λ, that is, if the phase difference between the test carrier signals Sci and Scq is 90 °, the mixer 215 multiplies the carrier signals Sci and Scq. This is because a double frequency component can be obtained. The frequency analysis unit 280 constitutes an example of a control unit.

周波数解析部280は、出力信号Smxの周波数が2倍であると判断した場合には、入力点218,219間の距離L1が(1/4+N)λであると判断して、現在設定されているアンテナ部材219a〜219dに維持する。一方、出力信号Smxの周波数が2倍でないと判断した場合には、入力点218,219間の距離L1が(1/4+N)λでないと判断して、図6で示したアンテナ部材219a〜219dの何れかにスイッチ部587を切り替える。このような操作を繰り返しながら、搬送波信号Sci,Scqの2倍の周波数成分となるようなアンテナ部材219a〜219dの何れかを選択し、入力点218,219間の距離L1を(1/4+N)λに設定する。これにより、入力点218のアンテナ部材218aから送信される変調信号Saと、入力点219のアンテナ部材219Aから送信される変調信号Sbの位相を直交させることができる。   When the frequency analysis unit 280 determines that the frequency of the output signal Smx is twice, the frequency analysis unit 280 determines that the distance L1 between the input points 218 and 219 is (1/4 + N) λ, and is currently set. The antenna members 219a to 219d are maintained. On the other hand, if it is determined that the frequency of the output signal Smx is not double, it is determined that the distance L1 between the input points 218 and 219 is not (1/4 + N) λ, and the antenna members 219a to 219d shown in FIG. The switch unit 587 is switched to any of the above. While repeating such operations, one of the antenna members 219a to 219d having a frequency component twice that of the carrier wave signals Sci and Scq is selected, and the distance L1 between the input points 218 and 219 is set to (1/4 + N). Set to λ. Thereby, the phase of the modulation signal Sa transmitted from the antenna member 218a at the input point 218 and the phase of the modulation signal Sb transmitted from the antenna member 219A at the input point 219 can be orthogonalized.

<5.第3の実施の形態>
[振幅のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第3の実施の形態では、キャリブレーションモードにおいて、入力点218,219のアンテナ部材218a,219Aから送信される信号の位相差に加えて振幅値を調整する手法について説明する。なお、I相側の入力点218から変調信号が送信されるまでの動作は、上記第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
<5. Third Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with amplitude calibration function]
In the third embodiment, a method of adjusting the amplitude value in addition to the phase difference between signals transmitted from the antenna members 218a and 219A at the input points 218 and 219 in the calibration mode will be described. The operation until the modulation signal is transmitted from the input point 218 on the I-phase side is the same as that in the second embodiment, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、高周波伝送システム100Eの入力点219のアンテナ部材219Aは、キャリブレーションモード時に変調信号Satを受信するアンテナ部材としても機能し、入力点218のアンテナ部材218aから送信された変調信号Satを受信する。アンテナ部材218aにより受信された変調信号Satはミキサ215に供給される。ここで、入力点218,219間の距離L1は、上述したように、(1/4+N)λに設定されているものとする。   As shown in FIG. 10, the antenna member 219A of the input point 219 of the high frequency transmission system 100E also functions as an antenna member that receives the modulation signal Sat in the calibration mode, and the modulation transmitted from the antenna member 218a of the input point 218 is performed. The signal Sat is received. The modulated signal Sat received by the antenna member 218a is supplied to the mixer 215. Here, it is assumed that the distance L1 between the input points 218 and 219 is set to (1/4 + N) λ as described above.

ミキサ215は、入力点219のアンテナ部材219Aにより受信された変調信号Satと、搬送波信号生成部216により生成された搬送波信号Scと乗算することにより変調信号Satを周波数変換して受信信号Sarxを得る。周波数変換された受信信号Sarxは、端子d側に設定されたスイッチ部276を介して振幅値測定部370に供給される。   The mixer 215 multiplies the modulation signal Sat received by the antenna member 219A at the input point 219 and the carrier signal Sc generated by the carrier signal generation unit 216 to frequency-convert the modulation signal Sat to obtain a reception signal Sarx. . The frequency-converted received signal Sarx is supplied to the amplitude value measuring unit 370 via the switch unit 276 set on the terminal d side.

振幅値測定部370は、ミキサ215から出力された受信信号Sarxの振幅値を測定し、測定した受信信号Sarxの振幅値と搬送波信号生成部216から供給される搬送波信号Sctや予めメモリに保持される減衰前の変調信号Satの振幅値との差分を算出する。そして、振幅値測定部370は、この差分に基づく制御信号を生成して振幅値制御部378に供給する。   The amplitude value measurement unit 370 measures the amplitude value of the received signal Sarx output from the mixer 215, and is stored in advance in the memory and the carrier signal Sct supplied from the carrier signal generation unit 216 and the measured amplitude value of the received signal Sarx. The difference from the amplitude value of the modulated signal Sat before attenuation is calculated. Then, the amplitude value measuring unit 370 generates a control signal based on this difference and supplies it to the amplitude value control unit 378.

振幅値制御部378は、振幅値測定部370からの制御信号に基づいて、入力点219のアンテナ部材219Aで受信された変調信号Satの振幅値を減衰前の変調信号Satや搬送波信号Sctの振幅値と一致するように振幅制御を行う。例えば、受信された変調信号Satが減衰している場合には、その振幅値を上げるような振幅制御を行う。振幅制御されたテスト用の受信信号Sarxは、端子b側に設定されたスイッチ部276を介して位置回転量計算部270に供給される。   Based on the control signal from the amplitude value measurement unit 370, the amplitude value control unit 378 converts the amplitude value of the modulation signal Sat received by the antenna member 219A at the input point 219 into the amplitude of the modulation signal Sat and the carrier signal Sct before attenuation. Amplitude control is performed to match the value. For example, when the received modulation signal Sat is attenuated, amplitude control is performed to increase the amplitude value. The amplitude-controlled test reception signal Sarx is supplied to the position rotation amount calculation unit 270 via the switch unit 276 set on the terminal b side.

位置回転量計算部270は、導波路220による減衰が修正されたテスト用の受信信号Sarxに基づいて、上述したような位相のキャリブレーションを行い、最適なアンテナ部材219a〜219dを選択する。なお、I相側の振幅値制御部380およびQ相側の振幅値制御部378は、通常の通信モード時に、変調信号Sa,Sbを増幅する増幅器としても用いられる。   The position rotation amount calculation unit 270 performs the phase calibration as described above based on the test reception signal Sarx in which the attenuation by the waveguide 220 is corrected, and selects the optimal antenna members 219a to 219d. The I-phase side amplitude value control unit 380 and the Q-phase side amplitude value control unit 378 are also used as amplifiers for amplifying the modulation signals Sa and Sb in the normal communication mode.

以上説明したように、本実施の形態では、キャリブレーションモード時に、テスト用の受信信号Sarxの振幅値を計測することにより、入力点218,219間の導波路220の影響による変調信号Satの振幅値の減衰率を算出することができる。これにより、振幅方向の誤差を補正することができ、より正確な位相のキャリブレーションを行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the amplitude of the modulation signal Sat due to the influence of the waveguide 220 between the input points 218 and 219 is measured by measuring the amplitude value of the test reception signal Sarx in the calibration mode. The value decay rate can be calculated. Thereby, an error in the amplitude direction can be corrected, and more accurate phase calibration can be performed.

<6.第4の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第4の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、電気や光学エネルギーを加えると誘電率が可変する誘電体を用いることによりI相およびQ相の信号間の位相差を調整する。以下の例では、誘電率が可変な誘電体として液晶を用いた場合について説明する。
<6. Fourth Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the fourth embodiment, the phase calibration is not performed by switching the plurality of antenna members 219a to 219d described above, but by using a dielectric whose dielectric constant is variable when electric or optical energy is applied, the I-phase is obtained. And adjust the phase difference between the Q-phase signals. In the following example, a case where liquid crystal is used as a dielectric having a variable dielectric constant will be described.

図11(A)および図11(B)に示すように、導波路220の送信側端部には、入力点218,219間の距離Lを調整して2つの信号の位相差を制御するための位相制御部400が設けられている。位相制御部400は、筐体402と、筐体402の内部に封入された液晶層406と、筐体402の上面および下面のそれぞれに設けられた電極410,412と、電極410,412に所定の電圧を印加するための電圧制御部414とを有している。   As shown in FIGS. 11A and 11B, the transmission side end of the waveguide 220 is for adjusting the distance L between the input points 218 and 219 to control the phase difference between the two signals. The phase controller 400 is provided. The phase control unit 400 includes a case 402, a liquid crystal layer 406 sealed in the case 402, electrodes 410 and 412 provided on the upper surface and the lower surface of the case 402, and electrodes 410 and 412. And a voltage control unit 414 for applying the voltage.

液晶層406としては、例えばネマチィック方式等の液晶が好適に用いられる。ネマチィック型の液晶の比誘電率εは、60GHzなどのミリ波帯においても、印加電圧に応じて3.0から3.5まで変化することが明らかにされている。そのため、このような液晶層406を導波路220内に封入することで、電圧を加えながらの波長の微調節が可能となる。   As the liquid crystal layer 406, for example, a nematic liquid crystal is preferably used. It has been clarified that the relative dielectric constant ε of the nematic liquid crystal changes from 3.0 to 3.5 depending on the applied voltage even in a millimeter wave band such as 60 GHz. Therefore, by enclosing such a liquid crystal layer 406 in the waveguide 220, it is possible to finely adjust the wavelength while applying a voltage.

電圧制御部414は、図8に示した位置回転量計算部270に接続され、位置回転量計算部270により算出された回転量(ずれ量)に基づいて印加電圧を算出し、算出した印加電圧を電極410,412に印加する。これにより、印加された電圧値に応じて液晶層406を通過する信号の透過率が調整される。   The voltage control unit 414 is connected to the position rotation amount calculation unit 270 shown in FIG. 8, calculates the applied voltage based on the rotation amount (deviation amount) calculated by the position rotation amount calculation unit 270, and calculates the calculated application voltage. Is applied to the electrodes 410, 412. Thereby, the transmittance of the signal passing through the liquid crystal layer 406 is adjusted in accordance with the applied voltage value.

入力点218のアンテナ部材218Xは、筐体402内部であって導波路220と反対側の端部に結合され、変調信号Saを液晶層406を介して導波路220に放射する。入力点219のアンテナ部材219Yは、筐体402の外部であって導波路220内の位相制御部400側の端部に結合され、変調信号Sbを導波路220に放射する。本例では、入力点218X,219Y間の距離Lは(1/4+N)λから若干ずれているものとする。   The antenna member 218X at the input point 218 is coupled to the end of the housing 402 opposite to the waveguide 220, and radiates the modulation signal Sa to the waveguide 220 via the liquid crystal layer 406. The antenna member 219 </ b> Y at the input point 219 is coupled to the end of the waveguide 220 on the phase control unit 400 side outside the housing 402, and radiates the modulation signal Sb to the waveguide 220. In this example, it is assumed that the distance L between the input points 218X and 219Y is slightly deviated from (1/4 + N) λ.

このように構成された高周波伝送システム100Fにおいて、I相に割り当てられた信号は、入力点218のアンテナ部材218Xから比誘電率εで与えられる液晶層406中に放射される。本例では、電圧制御部414により印加電圧を電気的に制御することにより、液晶層406の誘電率を変化させて、液晶層406を通過する信号の透過率を変化させる。これにより、入力点218,219間の距離Lに依存することなく、I相側のアンテナ部材218Xから放射される変調信号Saと、Q相側のアンテナ部材219Yから放射される変調信号Sbとの位相差を90°に設定することができる。   In the high-frequency transmission system 100F configured as described above, the signal assigned to the I phase is radiated from the antenna member 218X at the input point 218 into the liquid crystal layer 406 given by the relative dielectric constant ε. In this example, the voltage control unit 414 electrically controls the applied voltage, thereby changing the dielectric constant of the liquid crystal layer 406 and changing the transmittance of the signal passing through the liquid crystal layer 406. Thus, the modulation signal Sa radiated from the I-phase side antenna member 218X and the modulation signal Sb radiated from the Q-phase side antenna member 219Y are independent of the distance L between the input points 218 and 219. The phase difference can be set to 90 °.

なお、誘電率が変化する物質としては、液晶層406の他にも磁気エネルギーや光エネルギーを用いるもの、熱エネルギーや力学的エネルギーを用いるものもあるので、それらを本発明で示すシステムに適用することは容易に想像できる。磁気エネルギーや光エネルギーを用いて誘電率を変化させる一例としては、特開2003−209266号公報に記載されているように、例えば量子常誘電体(SrTiO,CaTiO,KTaOなど)で構成される物質が挙げられる。また、熱エネルギーの一例としては、例えばフッ素系強誘電性高分子などが挙げられる。この場合には、フッ素系強誘電性高分子をヒートシンクによって温度を変化等させることによって、誘電率を変化させることができる。さらに、力学的エネルギーの一例としては、例えばニオブ酸リチウムなどが挙げられる。この場合にはニオブ酸リチウムに対してネジ等の締結部材により締めるなどの方法で圧力を加えることによって、誘電率を変化させることができる。 In addition to the liquid crystal layer 406, substances that change the dielectric constant include those that use magnetic energy and light energy, and those that use thermal energy and mechanical energy, which are applied to the system shown in the present invention. I can easily imagine that. As an example of changing the dielectric constant using magnetic energy or light energy, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-209266, for example, it is composed of a quantum paraelectric material (SrTiO 3 , CaTiO 3 , KTaO 3, etc.). Listed substances. Examples of thermal energy include fluorine-based ferroelectric polymers. In this case, the dielectric constant can be changed by changing the temperature of the fluorinated ferroelectric polymer with a heat sink. Furthermore, examples of mechanical energy include lithium niobate. In this case, the dielectric constant can be changed by applying pressure to the lithium niobate with a fastening member such as a screw.

<7.第5の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第5の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、遅延素子を用いることによりI相およびQ相の信号間の位相差を調整する。
<7. Fifth embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the fifth embodiment, phase calibration is not performed by switching the plurality of antenna members 219a to 219d described above, but the phase difference between the I-phase and Q-phase signals is adjusted by using a delay element. .

図12に示すように、位相制御部500は、例えばバッファ等の遅延素子郡により構成され、スイッチ部274と入力点219との間に設けられている。この位相制御部500は、例えば、複数段(n段)で構成され、各段には段数に応じて直列に接続されたn個の遅延素子が配設されている。例えば、1段目には1個の遅延素子が設けられ、2段目には2個の遅延素子が直列に接続されて設けられ、n段目にはn個の遅延素子が直列に接続されて設けられる。各段の一端側に配設された遅延素子は、スイッチ部274の切り替えに応じてスイッチ部274に電気的に接続される。   As shown in FIG. 12, the phase control unit 500 is configured by a delay element group such as a buffer, for example, and is provided between the switch unit 274 and the input point 219. The phase control unit 500 includes, for example, a plurality of stages (n stages), and n delay elements connected in series according to the number of stages are arranged in each stage. For example, one delay element is provided in the first stage, two delay elements are provided in series in the second stage, and n delay elements are connected in series in the n stage. Provided. The delay element disposed on one end side of each stage is electrically connected to the switch unit 274 in accordance with the switching of the switch unit 274.

このように構成された高周波伝送システム100Gでは、図8に示した位置回転量計算部270は、例えば、キャリブレーションモードにおいてテスト用の変調信号Satに基づいて信号間の位相差が90°となるような遅延素子を選択する。そして、位置回転量計算部270は、選択した遅延素子に対応した切替信号を生成してスイッチ部274に供給する。スイッチ部274は、位置回転量計算部270から供給された切替信号に基づいて、信号間の位相差が90°となる最適な遅延素子に切り替える。   In the high-frequency transmission system 100G configured as described above, the position rotation amount calculation unit 270 illustrated in FIG. 8 has a phase difference of 90 ° based on the test modulation signal Sat in the calibration mode, for example. Such a delay element is selected. Then, the position rotation amount calculation unit 270 generates a switching signal corresponding to the selected delay element and supplies it to the switch unit 274. Based on the switching signal supplied from the position rotation amount calculation unit 270, the switch unit 274 switches to the optimal delay element that makes the phase difference between the signals 90 °.

以上説明したように、本実施の形態によれば、位相制御部500を設けることで、Q相の変調信号Sbの位相を複数段階で遅らせることができる。これにより、I相側の入力点218のアンテナ部材218Xから放射される変調信号SaとQ相側の入力点219のアンテナ部材219Yから放射される変調信号Sbとの位相差を高精度に調整することができ、IQ直交軸を用いた高速伝送を実現できる。なお、位相制御部500は、Q相側ではなくI相側に設けることもできるし、I相およびQ相の双方に設けることもできる。   As described above, according to the present embodiment, by providing phase control unit 500, the phase of Q-phase modulation signal Sb can be delayed in a plurality of stages. Thereby, the phase difference between the modulation signal Sa radiated from the antenna member 218X of the input point 218 on the I-phase side and the modulation signal Sb radiated from the antenna member 219Y of the input point 219 on the Q-phase side is adjusted with high accuracy. And high-speed transmission using IQ orthogonal axes can be realized. Note that the phase control unit 500 can be provided not on the Q phase side but on the I phase side, or on both the I phase and the Q phase.

<8.第6の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第6の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、移相素子を用いることにより、I相およびQ相の信号間の位相差を調整する。
<8. Sixth Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the sixth embodiment, the phase calibration is not performed by switching the plurality of antenna members 219a to 219d described above, but the phase difference between the I-phase and Q-phase signals is obtained by using a phase shift element. adjust.

図13に示すように、位相制御部600は、例えば抵抗(R)、インダクタ(L)、キャパシタ(C)等から構成され、スイッチ部274と入力点219との間に設けられている。この位相制御部600は、例えば、複数段(n段)で構成され、各段には段数に応じて直列または並列に接続されたn個の移相素子が配設されている。例えば、1段目にはインダクタと抵抗とが直列に接続されて設けられ、2段目にはキャパシタと抵抗とが並列に接続されて設けられている。   As illustrated in FIG. 13, the phase control unit 600 includes, for example, a resistor (R), an inductor (L), a capacitor (C), and the like, and is provided between the switch unit 274 and the input point 219. The phase control unit 600 includes, for example, a plurality of stages (n stages). In each stage, n phase shift elements connected in series or in parallel are arranged according to the number of stages. For example, an inductor and a resistor are provided in series at the first stage, and a capacitor and a resistor are provided in parallel at the second stage.

このように構成された高周波伝送システム100Hでは、図8に示した位置回転量計算部270は、例えば、キャリブレーションモードにおいてテスト用の変調信号Satに基づいて信号間の位相差が90°となるような移相素子を選択する。そして、位置回転量計算部270は、選択した移相素子に対応した切替信号を生成してスイッチ部274に供給する。スイッチ部274は、位置回転量計算部270から供給された切替信号に基づいて、信号間の位相差が90°となる最適な遅延素子に切り替える。   In the high-frequency transmission system 100H configured as described above, the position rotation amount calculation unit 270 illustrated in FIG. 8 has a phase difference of 90 ° based on the test modulation signal Sat in the calibration mode, for example. Such a phase shift element is selected. Then, the position rotation amount calculation unit 270 generates a switching signal corresponding to the selected phase shift element and supplies it to the switch unit 274. Based on the switching signal supplied from the position rotation amount calculation unit 270, the switch unit 274 switches to the optimal delay element that makes the phase difference between the signals 90 °.

以上説明したように、本実施の形態によれば、位相制御部600を設けることで、Q相の変調信号Sbの位相を複数段階で遅らせることができる。これにより、I相側の入力点218のアンテナ部材218Xから放射される変調信号SaとQ相側の入力点219のアンテナ部材219Yから放射される変調信号Sbとの位相差を高精度に調整することができ、IQ直交軸を用いた高速伝送を実現できる。なお、位相制御部600は、Q相側ではなくI相側に設けることもできるし、I相およびQ相の双方に設けることもできる。   As described above, according to the present embodiment, by providing phase control unit 600, the phase of Q-phase modulation signal Sb can be delayed in a plurality of stages. Thereby, the phase difference between the modulation signal Sa radiated from the antenna member 218X of the input point 218 on the I-phase side and the modulation signal Sb radiated from the antenna member 219Y of the input point 219 on the Q-phase side is adjusted with high accuracy. And high-speed transmission using IQ orthogonal axes can be realized. The phase control unit 600 can be provided on the I phase side instead of the Q phase side, or can be provided on both the I phase and the Q phase.

<9.第7の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第7の実施の形態では、送信装置200と受信装置300との間において連動してキャリブレーションを行う。本実施の形態に係る高周波伝送システム100Iは、図3に示した高周波伝送システム100Aの通信機能を備えると共に、受信装置300は受信機能に加えて送信機能も兼ね備えている。以下では、図6に示した複数のアンテナ部材219a〜219dのそれぞれをNo.1〜No.4と称する。
<9. Seventh Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the seventh embodiment, calibration is performed in conjunction between the transmission device 200 and the reception device 300. The high-frequency transmission system 100I according to the present embodiment has the communication function of the high-frequency transmission system 100A shown in FIG. 3, and the reception device 300 also has a transmission function in addition to the reception function. Hereinafter, each of the plurality of antenna members 219a to 219d shown in FIG. 1-No. 4 is referred to.

図14に示すように、ステップS100で受信装置300は、高周波伝送システム100Iがキャリブレーションモードに設定されると、出力点258のアンテナ部材からテスト用のIQ信号を導波路220を介して送信装置200に送信する。   As shown in FIG. 14, when the high-frequency transmission system 100I is set to the calibration mode in step S100, the receiving apparatus 300 transmits the test IQ signal from the antenna member at the output point 258 via the waveguide 220. 200.

次に、ステップS102で送信装置200は、キャリブレーションモードに設定されると、スイッチ部274をアンテナ部材219a〜219dのうちアンテナ部材219a(No.1)に設定する。   Next, in step S102, when the transmission apparatus 200 is set to the calibration mode, the transmission unit 200 sets the switch unit 274 to the antenna member 219a (No. 1) among the antenna members 219a to 219d.

ステップS104でアンテナ部材219aは、受信装置300から送信されたテスト用のIQ信号を受信して位置回転量計算部270に供給する。また、アンテナ部材218aは、受信装置300から送信されたテスト用のIQ信号を受信して位置回転量計算部270に供給する。位置回転量計算部270は、それぞれのテスト用のIQ信号から信号点情報を取得して図示しないメモリ部に記憶する。   In step S <b> 104, the antenna member 219 a receives the test IQ signal transmitted from the receiving apparatus 300 and supplies it to the position rotation amount calculation unit 270. Further, the antenna member 218 a receives the test IQ signal transmitted from the receiving device 300 and supplies it to the position rotation amount calculation unit 270. The position rotation amount calculation unit 270 acquires signal point information from each test IQ signal and stores it in a memory unit (not shown).

アンテナ部材219aにおける信号点情報を取得したら、続けて、ステップS106で受信装置300は、出力点258のアンテナ部材からテスト用のIQ信号を導波路220を介して再度送信装置200に送信する。次に、ステップS108で送信装置200は、スイッチ部274をアンテナ部材219aからアンテナ部材219bに切り替える。   After acquiring the signal point information in the antenna member 219a, the receiving apparatus 300 transmits the test IQ signal from the antenna member at the output point 258 to the transmitting apparatus 200 again via the waveguide 220 in step S106. Next, in step S108, the transmitting apparatus 200 switches the switch unit 274 from the antenna member 219a to the antenna member 219b.

ステップS110でアンテナ部材419bは、受信装置300から送信されたテスト用のIQ信号を受信して位置回転量計算部270に供給する。また、アンテナ部材218aは、受信装置300から送信されたテスト用のIQ信号を受信して位置回転量計算部270に供給する。位置回転量計算部270は、それぞれのテスト用のIQ信号から信号点情報を取得して図示しないメモリ部に記憶する。   In step S <b> 110, the antenna member 419 b receives the test IQ signal transmitted from the receiving device 300 and supplies it to the position rotation amount calculation unit 270. Further, the antenna member 218 a receives the test IQ signal transmitted from the receiving device 300 and supplies it to the position rotation amount calculation unit 270. The position rotation amount calculation unit 270 acquires signal point information from each test IQ signal and stores it in a memory unit (not shown).

このようなキャリブレーション動作をアンテナ部材219c,219dのそれぞれに対しても行い、アンテナ部材219c,219dのそれぞれにより受信したテスト用のIQ信号における信号点情報を取得してメモリ部に記憶する。   Such a calibration operation is performed for each of the antenna members 219c and 219d, and signal point information in the test IQ signal received by each of the antenna members 219c and 219d is acquired and stored in the memory unit.

ステップS112で位置回転量計算部270は、メモリ部に記憶されたアンテナ部材219a〜219dのそれぞれのテスト用のIQ信号における信号点情報に基づいて、変調信号Sa,Sbの位相差が90°となるようなアンテナ部材219a〜219dを決定する。そして、位置回転量計算部270は、決定したアンテナ部材219a〜219dに対応した切替信号を生成してスイッチ部274に供給する。   In step S112, the position rotation amount calculation unit 270 determines that the phase difference between the modulation signals Sa and Sb is 90 ° based on the signal point information in the test IQ signals of the antenna members 219a to 219d stored in the memory unit. The antenna members 219a to 219d are determined. Then, the position rotation amount calculation unit 270 generates a switching signal corresponding to the determined antenna members 219a to 219d and supplies the switching signal to the switch unit 274.

ステップS114でスイッチ部274は、位置回転量計算部270から供給される切替信号に基づいて、変調信号Sa,Sbの位相差が90°となる最適なアンテナ部材219a〜219dに切り替える。このような一連のキャリブレーション動作により、変調信号Sa,Sbの位相差を高精度に調整することができ、IQ直交軸を用いた高速伝送を実現できる。なお、上述した信号点情報以外にも例えばIQ信号に付加したエラービット情報(エラー訂正信号)などで実現することも容易に考えられる。   In step S114, the switch unit 274 switches to the optimum antenna members 219a to 219d in which the phase difference between the modulation signals Sa and Sb is 90 ° based on the switching signal supplied from the position rotation amount calculation unit 270. By such a series of calibration operations, the phase difference between the modulation signals Sa and Sb can be adjusted with high accuracy, and high-speed transmission using the IQ orthogonal axis can be realized. In addition to the signal point information described above, it can be easily realized by error bit information (error correction signal) added to the IQ signal, for example.

<10.第8の実施の形態>
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第8の実施の形態では、上記第7の実施の形態と同様に、送信装置200と受信装置300との間において連動してキャリブレーションを行う。図15に示すように、ステップS200で高周波伝送システム100Jの送信装置200は、スイッチ部274をアンテナ部材219a〜219dのうちアンテナ部材219a(No.1)に設定する。そして、ステップS202で送信装置200は、アンテナ部材218a,219aのそれぞれから導波路220を介して受信装置300にテスト用のIQ信号を送信する。
<10. Eighth Embodiment>
[Example of high-frequency transmission system with phase calibration function]
In the eighth embodiment, as in the seventh embodiment, calibration is performed in conjunction between the transmission device 200 and the reception device 300. As illustrated in FIG. 15, in step S200, the transmission device 200 of the high-frequency transmission system 100J sets the switch unit 274 to the antenna member 219a (No. 1) among the antenna members 219a to 219d. In step S202, the transmission apparatus 200 transmits a test IQ signal from each of the antenna members 218a and 219a to the reception apparatus 300 via the waveguide 220.

ステップS204で受信装置300は、図3に示す出力点258のアンテナ部材を介してテスト用のIQ信号のそれぞれを受信する。受信装置300には図8で示した位置回転量計算部270が設けられており、位置回転量計算部270はそれぞれのテスト用のIQ信号から信号点情報(IQ信号の位相の回転量)を取得して図示しないメモリ部に記憶する。   In step S204, the receiving apparatus 300 receives each of the test IQ signals via the antenna member of the output point 258 shown in FIG. The receiving apparatus 300 is provided with the position rotation amount calculation unit 270 shown in FIG. 8, and the position rotation amount calculation unit 270 obtains signal point information (phase rotation amount of IQ signal) from each test IQ signal. Acquired and stored in a memory unit (not shown).

次に、ステップS206で送信装置200は、スイッチ部274をアンテナ部材219a(No.1)からアンテナ部材219b(No.2)に切り替える。そして、ステップS208において、アンテナ部材218a,219aのそれぞれから導波路220を介して受信装置300にテスト用のIQ信号を送信する。   Next, in step S206, the transmission apparatus 200 switches the switch unit 274 from the antenna member 219a (No. 1) to the antenna member 219b (No. 2). In step S208, a test IQ signal is transmitted from each of the antenna members 218a and 219a to the receiving apparatus 300 via the waveguide 220.

ステップS210で受信装置300は、出力点258のアンテナ部材を介してテスト用のIQ信号のそれぞれを受信する。位置回転量計算部270は、それぞれのテスト用のIQ信号から信号点情報(IQ信号の位相の回転量)を取得して図示しないメモリ部に記憶する。   In step S <b> 210, receiving apparatus 300 receives each of the test IQ signals via the antenna member at output point 258. The position rotation amount calculation unit 270 acquires signal point information (the rotation amount of the phase of the IQ signal) from each test IQ signal and stores it in a memory unit (not shown).

このようなキャリブレーション動作を、アンテナ部材219c,219dのそれぞれに対しても行い、アンテナ部材219c,219dのそれぞれにより受信したテスト用のIQ信号における信号点情報を取得してメモリ部に記憶する。   Such a calibration operation is also performed on each of the antenna members 219c and 219d, and signal point information in the test IQ signal received by each of the antenna members 219c and 219d is acquired and stored in the memory unit.

そして、ステップS212で受信装置300は、メモリ部に記憶されたアンテナ部材219a〜219dのそれぞれのテスト用のIQ信号における信号点情報に基づいて、変調信号Sa,Sbの位相差が90°となるアンテナ部材219a〜219dを決定する。   In step S212, the receiving apparatus 300 sets the phase difference between the modulation signals Sa and Sb to 90 ° based on the signal point information in the test IQ signals of the antenna members 219a to 219d stored in the memory unit. The antenna members 219a to 219d are determined.

ステップS214で受信装置300は、最適なアンテナ部材219a〜219dを決定したら、位置回転量計算部270により決定されたアンテナ部材219a〜219dに基づく切替信号を送信装置200にフィードバックする。送信装置200は、入力点218のアンテナ部材218aおよび入力点219のアンテナ部材219a〜219dの何れかを介して切替信号を受信する。   When the optimal antenna members 219a to 219d are determined in step S214, the reception device 300 feeds back a switching signal based on the antenna members 219a to 219d determined by the position rotation amount calculation unit 270 to the transmission device 200. The transmission apparatus 200 receives the switching signal via any one of the antenna member 218a at the input point 218 and the antenna members 219a to 219d at the input point 219.

ステップS216で送信装置200は、受信装置300から供給される切替信号に基づいて、変調信号Sa,Sbの位相差が90°となる最適なアンテナ部材219a〜219dに切り替える。このような一連のキャリブレーション動作により、変調信号Sa,Sbの位相差を高精度に調整することができ、IQ直交軸を用いた高速伝送を実現できる。   In step S216, based on the switching signal supplied from the reception device 300, the transmission device 200 switches to the optimal antenna members 219a to 219d in which the phase difference between the modulation signals Sa and Sb is 90 °. By such a series of calibration operations, the phase difference between the modulation signals Sa and Sb can be adjusted with high accuracy, and high-speed transmission using the IQ orthogonal axis can be realized.

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。   It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施の形態では、BPSK変調について説明したが、これに限定されることはなく、QPSK(4相PSK)変調方式や8相PSK変調方式等にも本発明を適用することができる。さらに、上述したBPSK変調部212,213の前後に振幅制御装置を加えることで、振幅方向にもデジタル符号を重畳するQAM方式に応用可能であることは自明である。QAM伝送によれば、IQ軸の直交性が伝送特性に大きな影響を与えるので、本高周波伝送システムの特徴を活かして精度の高いIQ直交軸伝送を行うことができる。   For example, in the above-described embodiments, BPSK modulation has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a QPSK (4-phase PSK) modulation system, an 8-phase PSK modulation system, and the like. . Further, it is obvious that an amplitude control device is added before and after the above-described BPSK modulators 212 and 213 so that it can be applied to a QAM system in which a digital code is superimposed also in the amplitude direction. According to the QAM transmission, the orthogonality of the IQ axis has a great influence on the transmission characteristics, so that the high-precision IQ orthogonal axis transmission can be performed by utilizing the characteristics of the high-frequency transmission system.

100A,100B,100C,100D,100E,100F,100G,100H,00I,100J・・・高周波伝送システム、200・・・送信装置、212,213・・・BPSK変調部、214,215・・・ミキサ、216,256・・・搬送波信号生成部、218,219・・・入力点、218a,218X,219a〜219d,219Y・・・アンテナ部材、220・・・導波路、250・・・QPSK復調部、252,253・・・BPSK変調部、254,255・・・ミキサ、258,260・・・出力点、270・・・位置回転量計算部、280・・・周波数解析部、370・・・振幅値測定部、376・・・スイッチ部、378・・・振幅値制御部、300・・・受信装置、400,500,600・・・位相制御部 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100H, 00I, 100J ... high frequency transmission system, 200 ... transmission device, 212, 213 ... BPSK modulator, 214, 215 ... mixer , 216, 256... Carrier wave signal generation unit, 218, 219... Input point, 218 a, 218 X, 219 a to 219 d, 219 Y... Antenna member, 220. , 252 ... 253 ... BPSK modulator, 254,255 ... mixer, 258,260 ... output point, 270 ... position rotation amount calculator, 280 ... frequency analyzer, 370 ... Amplitude value measuring unit, 376... Switch unit, 378... Amplitude value control unit, 300... Receiving device, 400, 500, 600. Control unit

Claims (14)

所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、
所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを備え、
前記第1の送信部により出力された前記第1の送信信号を導波路に入力する第1の入力点と前記第2の送信部により出力された前記第2の送信信号を前記導波路に入力する第2の入力点とが、前記第1の送信信号と前記第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれている送信装置。
A first transmitter that modulates a carrier signal of a predetermined frequency based on an input first signal and outputs a first transmission signal;
A second transmission unit that modulates a carrier signal of a predetermined frequency based on an input second signal and outputs a second transmission signal;
A first input point for inputting the first transmission signal output from the first transmission unit to the waveguide, and a second input signal output from the second transmission unit to the waveguide. And a second input point that is shifted by a distance that gives a predetermined phase difference between the first transmission signal and the second transmission signal.
Nを整数、λを前記搬送波信号の波長としたとき、前記第1の入力点と前記第2の入力点とは(1/4+N)λ波長分ずれている請求項1に記載の送信装置。   2. The transmission device according to claim 1, wherein when N is an integer and λ is the wavelength of the carrier signal, the first input point and the second input point are shifted by (1/4 + N) λ wavelengths. 前記第1および第2の送信部により出力される前記第1および第2の送信信号はミリ帯域の信号である請求項2に記載の送信装置。   The transmission apparatus according to claim 2, wherein the first and second transmission signals output by the first and second transmission units are millimeter band signals. 前記導波路には所定の誘電率を有する誘電体が用いられる請求項3に記載の送信装置。   The transmission device according to claim 3, wherein a dielectric having a predetermined dielectric constant is used for the waveguide. 前記第1および第2の入力点のそれぞれには、前記第1および第2の送信信号を送信するためのダイポールアンテナまたはスリットアンテナが設けられる請求項1に記載の送信装置。   The transmission apparatus according to claim 1, wherein a dipole antenna or a slit antenna for transmitting the first and second transmission signals is provided at each of the first and second input points. 前記第2の入力点には、前記第1の送信信号を受信する複数のアンテナが設けられ、
前記搬送波信号の位相と、前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の位相を比較し、当該比較結果により算出された前記第1の送信信号の位相のずれ量に基づいて前記複数のアンテナのうち何れかの前記アンテナを選択する制御部をさらに備える請求項1に記載の送信装置。
The second input point is provided with a plurality of antennas for receiving the first transmission signal,
The phase of the carrier wave signal is compared with the phase of the first transmission signal transmitted from the first input point and received by the second input point, and the first calculated by the comparison result is compared. The transmission apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that selects any one of the plurality of antennas based on a phase shift amount of a transmission signal.
前記第1の送信部には、前記第1の信号を増幅する第1の増幅部が設けられ、
前記第2の送信部には、前記第2の信号を増幅する第2の増幅部が設けられ、
前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の振幅値を測定し、当該測定結果に基づいて前記第2の増幅部から出力される前記第2の信号の振幅値を調整する振幅値測定部をさらに備える請求項6に記載の送信装置。
The first transmitter is provided with a first amplifier for amplifying the first signal,
The second transmission unit includes a second amplification unit that amplifies the second signal,
The amplitude value of the first transmission signal transmitted from the first input point and received by the second input point is measured, and the amplitude value output from the second amplification unit based on the measurement result The transmission apparatus according to claim 6, further comprising an amplitude value measurement unit that adjusts an amplitude value of the second signal.
前記搬送波信号の位相と、前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の位相とを比較し、当該比較結果に基づいて前記第1の送信信号の位相のずれ量を算出する制御部と、
前記制御部により計算された前記ずれ量に基づいて前記第1および第2の送信信号の少なくとも一方の位相を調整する位相調整部とをさらに備える請求項1に記載の送信装置。
Comparing the phase of the carrier wave signal with the phase of the first transmission signal transmitted from the first input point and received by the second input point, and based on the comparison result, A control unit for calculating a phase shift amount of the transmission signal;
The transmission apparatus according to claim 1, further comprising a phase adjustment unit that adjusts a phase of at least one of the first and second transmission signals based on the shift amount calculated by the control unit.
前記位相調整部は、
前記導波路の一端部に設けられ、電気、光学、磁気あるいは熱エネルギーにより誘電率が変化する物質から構成される請求項8に記載の送信装置。
The phase adjusting unit is
The transmission device according to claim 8, wherein the transmission device is formed of a substance that is provided at one end of the waveguide and whose dielectric constant changes due to electric, optical, magnetic, or thermal energy.
前記位相調整部は、
前記導波路の外部に設けられ、遅延素子、抵抗、インダクタおよびキャパシタのうち少なくとも1以上の素子から構成される請求項8に記載の送信装置。
The phase adjusting unit is
The transmission device according to claim 8, wherein the transmission device is provided outside the waveguide and includes at least one of a delay element, a resistor, an inductor, and a capacitor.
前記信号処理は、前記第1および第2の信号の位相を変調する位相変調であり、
前記位相変調に加えて前記第1および第2の信号の振幅変調を行う請求項1に記載の送信装置。
The signal processing is phase modulation for modulating the phase of the first and second signals;
The transmission apparatus according to claim 1, wherein amplitude modulation of the first and second signals is performed in addition to the phase modulation.
所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、
所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを有する送信装置と、
前記第1の送信部から出力された前記第1の送信信号および前記第2の送信部から出力された前記第2の送信信号が入力される導波路と、
前記導波路を介して送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、当該第1および第2の送信信号を所定周波数の搬送波信号に基づいて復調して受信信号を得る受信部を有する受信装置とを備え、
前記第1の送信部により出力された前記第1の送信信号を前記導波路に入力する第1の入力点と前記第2の送信部により出力された前記第2の送信信号を前記導波路に入力する第2の入力点とが、前記第1の送信信号と前記第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれている通信システム。
A first transmitter that modulates a carrier signal of a predetermined frequency based on an input first signal and outputs a first transmission signal;
A transmission device having a second transmission unit that modulates a carrier wave signal of a predetermined frequency based on an input second signal and outputs a second transmission signal;
A waveguide to which the first transmission signal output from the first transmission unit and the second transmission signal output from the second transmission unit are input;
A receiving unit that receives the first and second transmission signals transmitted through the waveguide, demodulates the first and second transmission signals based on a carrier signal of a predetermined frequency, and obtains a reception signal; And a receiving device having
A first input point for inputting the first transmission signal output from the first transmission unit to the waveguide and a second transmission signal output from the second transmission unit to the waveguide. A communication system in which an input second input point is shifted by a distance that gives a predetermined phase difference between the first transmission signal and the second transmission signal.
前記送信装置は、
前記第1および第2の送信部から出力された前記第1および第2の送信信号を前記導波路を介して前記受信装置に送信し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、受信した前記第1および第2の送信信号に基づいて前記第1の入力点と前記第2の入力点とが前記所定の位相差ずれているか否かを判断し、当該判断結果を前記送信装置にフィードバックする請求項12に記載の通信システム。
The transmitter is
Transmitting the first and second transmission signals output from the first and second transmission units to the reception device via the waveguide;
The receiving device is:
The first input point and the second input point are received based on the received first and second transmission signals, the first and second transmission signals transmitted from the transmission device are received. The communication system according to claim 12, wherein it is determined whether or not a predetermined phase difference is shifted, and the determination result is fed back to the transmission device.
前記受信装置は、
前記第1および第2の送信信号を前記導波路を介して前記送信装置に送信し、
前記送信装置は、
前記受信装置から送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、受信した前記第1および第2の送信信号に基づいて前記第1の入力点と前記第2の入力点とが前記所定の位相差ずれているか否かを判断する請求項12に記載の通信システム。
The receiving device is:
Transmitting the first and second transmission signals to the transmission device via the waveguide;
The transmitter is
The first input point and the second input point are received based on the received first and second transmission signals, the first and second transmission signals transmitted from the receiving device are received. The communication system according to claim 12, wherein it is determined whether or not a predetermined phase difference is shifted.
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